KR102040686B1 - 반도체 발광 소자 - Google Patents

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KR102040686B1
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니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 배선층의 단선 등의 발생이 발생하지 않고, 균일하고 또한 높은 발광 강도를 실현하는 반도체 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 표면에 복수의 볼록부를 갖는 기판(1)과, 기판(1) 상에 적층되고, 기판(1) 표면의 볼록부를 노출시키는 홈부(10e)에 의해 서로 분리된 반도체 적층체를 갖는 복수의 발광 소자부(10a 내지 10d)와, 발광 소자부간을 접속하는 접속부를 구비하고, 제1 발광 소자부(10c)는 홈부(10e)를 사이에 두고 제2 발광 소자부(10a)와 분리되고, 제2 발광 소자부(10a)를 향하여 돌출되는 제1 돌출부 K를 갖고, 접속부는, 제1 발광 소자부(10c)와 제2 발광 소자부(10a)를 분리하는 홈부(10e)를 타고 넘어, 기판(1) 표면의 볼록부를 따르는 형상을 갖고, 또한 평면에서 보았을 때, 제1 돌출부 K로부터 제2 발광 소자부(10a)를 향하는 직선 부위를 포함하는 제1 접속부(27)를 포함하는, 반도체 발광 소자를 제공한다.

Description

반도체 발광 소자{SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은 반도체 발광 소자에 관한 것이다.
종래부터, 균일한 발광을 얻기 위한 발광 소자의 구조로서, 표면에 요철을 갖는 기판 상에 적층된 활성층을 포함하는 반도체층을 복수의 소영역으로 분할하고, 각각을 전기적으로 접속하고, 세로 및/또는 가로로 배열된 구조가 제안되어 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2011-171739호 등 참조).
이러한 발광 소자의 구조에 있어서는, 소영역으로 분할하기 위해서, 기판 표면의 요철이 노출되는 홈이 배치되어 있다. 또한, 분할된 소영역간에서 전기적인 접속을 행하기 위해서, 이러한 홈을 따라서, 또한 홈을 타고 넘는 배선층이 형성되어 있다.
일본 특허 공개 제2011-171739호
종래의 발광 소자 구조는, 복수의 소영역간에 있어서, 그 1군데의 배선층이 단선되면, 모든 소영역에 전력을 공급할 수 없다. 그리고, 그 단선 개소를 특정하기 위해서, 전체 배선층을 검사하는 것이 필요해져, 수율의 저하, 제조 비용의 증대를 초래할 우려가 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 홈 저면의 고저를 따르는 배선층을 구비하고 있는 경우에 있어서도, 배선층의 단선 등이 발생하지 않는 높은 품질을 확보하는 반도체 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명자들은, 상기 과제에 대하여 예의 연구를 행하여, 기판 표면의 복수의 볼록부에 기인하여, 특히, 볼록부의 측면에 대응하는 부위에 있어서, 배선층에 박막화가 발생하기 쉽고, 이에 의해 배선층의 단선을 초래하는 것을 알아내었다. 또한, 소영역의 수가 증대하면, 소영역간의 배선층의 접속 형태가 증가하고, 경사 방향으로 인접하는 소영역간에 있어서도 전기적인 접속이 행해지게 되고, 이러한 경우에, 현저하게 단선이 발생하기 쉬운 것을 새롭게 알아내었다.
그 결과, 분리에 이용하는 기판 표면의 볼록부가 노출되는 홈의 폭을 최소한에 그치게 함으로써, 홈 저면의 고저를 따르는 배선층을 구비하고 있는 경우에 있어서도, 배선층의 단선 등이 발생하지 않는 높은 품질을 확보하는 것 및 균일하고 또한 높은 발광 강도를 실현하는 반도체 발광 소자를 완성하기에 이르렀다.
본 발명은
(1) 표면에 복수의 볼록부를 갖는 절연성의 기판과,
상기 기판 상에 적층되고, 상기 기판 표면의 볼록부를 노출시키는 홈부에 의해 서로 분리된 반도체 적층체를 갖는 복수의 발광 소자부와,
상기 발광 소자부간을 접속하는 접속부를 구비하는 반도체 발광 소자이며,
상기 복수의 발광 소자부는, 제1 발광 소자부 및 제2 발광 소자부를 포함하고, 상기 제1 발광 소자부는, 상기 홈부를 사이에 두고 상기 제2 발광 소자부와 분리되고, 상기 제2 발광 소자부를 향하여 돌출되는 제1 돌출부를 갖고,
상기 접속부는, 상기 제1 돌출부와 상기 제2 발광 소자부를 분리하는 상기 홈부를 타고 넘어, 상기 기판 표면의 볼록부를 따르는 형상을 갖고, 또한 평면에서 보았을 때, 상기 제1 돌출부로부터 상기 제2 발광 소자부를 향하는 직선 부위를 갖는 제1 접속부를 포함하는 반도체 발광 소자이다.
또한, 다른 본 발명은
(2) 표면에 복수의 볼록부를 갖는 절연성의 기판과,
상기 기판 상에 적층된 반도체 적층체가 상기 기판 표면의 볼록부를 노출시키는 홈부에 의해 서로 분리되고, 평면에서 보았을 때 행방향 및 열방향으로 서로의 한 변끼리가 대향하도록 행렬 형상으로 배치된 복수의 발광 소자부와,
상기 발광 소자부간을 접속하는 복수의 접속부를 구비하는 반도체 발광 소자이며,
상기 복수의 발광 소자부는, 평면에서 보았을 때 경사 방향으로 배치된 제1 발광 소자부 및 제2 발광 소자부를 포함하고, 상기 제1 발광 소자부는, 그 코너부에 있어서, 상기 제2 발광 소자부의 코너부를 향하여 돌출되는 제1 돌출부를 갖고,
상기 접속부는, 상기 제1 돌출부와 상기 제2 발광 소자부의 코너부를 분리하는 상기 홈부를 타고 넘어, 상기 기판 표면의 볼록부를 따르는 형상을 갖고, 또한 평면에서 보았을 때, 상기 제1 돌출부로부터 상기 제2 발광 소자부의 코너부를 향하는 직선 부위를 갖는 제1 접속부를 포함하는 반도체 발광 소자이다.
본 발명의 반도체 발광 소자에 의하면, 배선층의 단선 등의 발생이 억제된 높은 품질을 확보하면서, 균일하고 또한 높은 발광 강도를 얻을 수 있는 반도체 발광 소자를 실현한다.
도 1a는 본 발명의 반도체 발광 소자의 일 실시 형태를 도시하는 개략적인 평면도.
도 1b는 도 1a의 반도체 발광 소자의 J영역의 확대도.
도 1c는 도 1b의 반도체 발광 소자에 있어서, 배선부 및 절연막을 생략한, 홈부 및 돌출부의 형상을 설명하기 위한 J영역의 확대도.
도 1d는 도 1a의 반도체 발광 소자의 A-A'선 단면도.
도 1e는 도 1a의 반도체 발광 소자의 기판 표면을 도시하는 사시도.
도 1f는 B-B'선 단면을 도시하는 도 1a와 마찬가지인 반도체 발광 소자의 개략적인 평면도.
도 1g는 도 1f의 B-B'선 단면도.
도 2a는 본 발명의 반도체 발광 소자의 다른 실시 형태를 도시하는 개략적인 평면도.
도 2b는 본 발명의 반도체 발광 소자의 또 다른 실시 형태를 도시하는 개략적인 평면도.
도 3은 본 발명의 반도체 발광 소자의 또 다른 실시 형태를 도시하는 개략적인 평면도.
도 4는 본 발명의 반도체 발광 소자의 또 다른 실시 형태를 도시하는 개략적인 평면도.
도 5는 본 발명의 반도체 발광 소자의 또 다른 실시 형태를 도시하는 개략적인 평면도.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자의 또 다른 실시 형태를 도시하는 개략적인 평면도.
도 7a는 본 발명의 반도체 발광 소자의 다른 실시 형태를 도시하는 개략적인 평면도.
도 7b는 도 7a의 반도체 발광 소자의 부분 추출 개략 평면도.
도 8a는 본 발명의 반도체 발광 소자의 또 다른 실시 형태를 도시하는 개략적인 평면도.
도 8b는 도 8a의 반도체 발광 소자의 부분 추출 개략 평면도.
도 9a는 본 발명의 반도체 발광 소자의 또 다른 실시 형태를 도시하는 개략적인 평면도.
도 9b는 본 발명의 반도체 발광 소자의 또 다른 실시 형태를 도시하는 개략적인 평면도.
도 9c는 본 발명의 반도체 발광 소자의 또 다른 실시 형태를 도시하는 개략적인 평면도.
도 9d는 본 발명의 반도체 발광 소자의 또 다른 실시 형태를 도시하는 개략적인 평면도.
이하의 설명에서는, 필요에 따라서 특정한 방향이나 위치를 나타내는 용어(예를 들어, 「상」, 「하」, 「우」, 「좌」 및 그들의 용어를 포함하는 다른 용어)를 사용한다. 그들 용어의 사용은 도면을 참조한 발명의 이해를 용이하게 하기 위해서이며, 그들 용어의 의미에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 복수의 도면에 나타나는 동일 부호는 동일한 부분 또는 부재 또는 동일 기능 부재를 나타낸다. 발명을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 실시 형태를 나누어 설명하지만, 이들 실시 형태는 각각 독립되는 것이 아니고, 공유할 수 있는 부분은 다른 실시 형태의 설명을 적용한다.
본 발명의 반도체 발광 소자는, 기판과, 복수의 발광 소자부와, 1 이상의 접속부를 구비한다.
(기판)
기판은, 절연성을 갖고, 반도체층을 에피택셜 성장시킬 수 있는 것이면 된다. 이러한 기판의 재료로서는, 사파이어(Al2O3), 스피넬(MgA12O4)과 같은 절연성 기판 등을 들 수 있다. 그 중에서도, C면, A면, R면, M면 중 어느 하나를 주면으로 하는 기판인 것이 바람직하다. 오리엔테이션 플랫면으로서, A면 또는 C면을 갖는 기판이 보다 바람직하다. 특히, C면(0001)을 주면으로 하고, 오리엔테이션 플랫면을 A면(11-20)으로 하는 사파이어 기판인 것이 더욱 바람직하다.
기판은, 표면에 복수의 볼록부를 갖는다. 볼록부란, 기판을 단면에서 보았을 때에, 어떤 기준면에 대하여 볼록하게 되어 있는 부분을 가리킨다. 따라서, 기판은, 표면에 복수의 오목부를 갖는 것 또는 볼록부와 오목부의 양쪽을 갖는 것이어도 된다. 볼록부의 크기, 높이 및 형상 등은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 적절히 설정할 수 있다.
예를 들어, 볼록부의 평면 형상(저면 형상)의 크기, 즉, 볼록부의 구성변으로 되는 한 변의 길이는, 0.1㎛ 내지 5㎛ 정도를 들 수 있다. 볼록부의 상호의 간격은, 100㎛ 정도 이하, 20㎛ 정도 이하를 들 수 있다. 볼록부의 상호의 간격은, 기판 표면(볼록부 저면)에 있어서, 인접하는 볼록부끼리의 최소의 거리를 가리킨다.
볼록부의 높이는, 예를 들어 5㎚ 정도 이상, 또한, 기판 상에 적층하는 반도체층의 총 두께 이하인 것이 적합하다. 광을 충분히 산란 또는 회절할 수 있고, 발광 효율을 확보하기 위해서이다.
볼록부의 형상은, 원기둥 형상, 삼각형, 사각형, 육각형 등의 다각형의 기둥 형상, 원뿔대, 다각형뿔대 등을 들 수 있다. 본원 명세서에서는, 이들 형상 표현은, 기하학적으로 완전한 형상을 가리킬 뿐만 아니라, 가공상 등의 이유로부터, 각에 라운딩 처리가 되어 있는 것 등, 근사하는 형상, 약간의 변형 형상도 포함한다.
기판 표면의 볼록부는, 당해 분야에서 공지된 방법에 의해 형성할 수 있다. 예를 들어, 적당한 형상의 마스크 패턴을 사용하여, 후술하는 바와 같은 건식 에칭 또는 웨트 에칭 등을 행하는 방법을 들 수 있다. 그 중에서도, 웨트 에칭이 바람직하다. 이 경우의 에천트는, 예를 들어 황산과 인산의 혼산, KOH, NaOH, 인산, 피로황산 칼륨 등을 들 수 있다.
볼록부의 저면 형상은, 사용하는 마스크 패턴의 형상, 에칭 방법 및 조건을 적절히 조정하여 제어할 수 있다.
기판은, 그 표면에, 0 내지 ±10° 정도의 오프각을 가져도 된다.
기판 상에는, 후술하는 제1 반도체층과의 사이에, 발광에 관여하지 않는 또는 전기적으로 분리된, 예를 들어 버퍼층, 고저항층(예를 들어 논도핑 GaN, AlGaN 또는 AlN에 의한 층) 등의 중간층이 형성되어 있어도 된다. 또한, 저항이 높은 층은, 쇼트되지 않을 정도의 고저항층을 들 수 있다.
(발광 소자부)
발광 소자부는, 반도체 적층체를 갖는다. 반도체 적층체는, 예를 들어 제1 반도체층(예를 들어, n측 반도체층), 활성층 및 제2 반도체층(예를 들어, p측 반도체층)이 이 순서대로 적층된 것이며, 복수의 발광 소자부로서의 기능을 한다. 그 때문에, 기판 표면의 볼록부를 노출시키는 홈부에 의해, 서로 분리(전기적으로 분리)되어 있다. 홈부는, 그 저면에 있어서, 기판 표면의 볼록부의 적어도 일부를 노출하고 있다. 따라서, 홈부에 의해 서로 분리된 부위 또는 홈부로 둘러싸인 부위를 발광 소자부라고 한다. 또한, 여기서 말하는 n측 반도체층은 n형 반도체층을 포함하는 것이다. 또한, p측 반도체층은 p형 반도체층을 포함하는 것이다.
제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층의 종류, 재료는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, III-V족 화합물 반도체, II-VI족 화합물 반도체 등, 다양한 반도체를 들 수 있다. 구체적으로는, InXAlYGa1-X-YN(0≤X, 0≤Y, X+Y≤1) 등의 질화물계의 반도체 재료를 들 수 있고, InN, AlN, GaN, InGaN, AlGaN, InGaAlN 등을 사용할 수 있다. 각 층의 막 두께 및 층 구조는, 당해 분야에서 공지된 것을 이용할 수 있다.
발광 소자부는, 1개의 반도체 발광 소자에 있어서, 복수, 예를 들어 2 이상, 특히 4 이상 구비하고 있으면 된다. 반도체 발광 소자의 크기에 의해, 그 상한은 적절히 조정할 수 있다. 구체적으로는, 1개의 반도체 발광 소자의 한 변의 길이가, 100㎛ 내지 5㎜ 정도인 경우, 2 내지 180개 정도, 바람직하게는 4 내지 180개 정도를 들 수 있다.
복수의 발광 소자부는, 기판 상에, 규칙적으로 또는 랜덤하게 배치되어 있다. 그 중에서도, 평면에서 보았을 때, 행방향 및 열방향으로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 특히, 행방향 및 열방향으로 서로의 한 변끼리가 대향하도록 행렬 형상으로 배치되어 있는 것이 보다 바람직하다. 복수의 발광 소자부는, 짝수×홀수, 홀수×짝수, 짝수×짝수개의 행렬 형상으로 배치되어 있는 것이 바람직하고, 짝수×짝수개의 행렬 형상으로 배치되어 있는 것이 보다 바람직하다. 이러한 행렬 형상의 배치에 의해, 행, 열, 기울기 등의 임의의 방향으로 접속되는 접속부가 존재하는 경우에, 그 전기적 접속을 확보할 수 있다. 본 발명에 있어서 행렬 형상으로 배치란, 인접하는 발광 소자부의 서로의 한 변끼리의 길이가 동일하지 않아도 된다. 또한, 평면에서 보았을 때 인접하는 발광 소자부의 서로의 대향하는 한 변의 일부가 행방향 또는 열방향에서 겹치는 부분을 갖고 있어도 된다. 바꾸어 말하면, 인접하는 발광 소자부의 배치가 행렬 방향으로 일부 어긋나 있는(정합하지 않은) 경우도 포함한다.
발광 소자부는, 상술한 배치를 실현하는 한, 평면에서 보았을 때의 그 형상은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 대략 사각형, 대략 직사각형, 다각형 등 및 이것에 근사하는 형상을 들 수 있다. 특히, 복수의 발광 소자부를 행렬 형상으로 배치하는 경우에는, 대략 직사각형이 바람직하다.
복수의 발광 소자부 중, 평면에서 보았을 때, 행, 열, 기울기 등의 임의의 방향으로 배치된 2개의 발광 소자부(이들을 제1 발광 소자부 및 제2 발광 소자부라고 함)는, 한쪽(제1)의 발광 소자부가, 다른 쪽(제2)의 발광 소자부를 향하여 돌출되는 돌출부를 갖는 경우가 있다. 특히, 경사 방향(예를 들어, 제1 경사 방향)으로 배치된 2개의 발광 소자(이것을 제1 발광 소자부 및 제2 발광 소자부라고 함)는, 한쪽(제1)의 발광 소자부의 코너부가, 다른 쪽(제2)의 발광 소자부의 코너부를 향하여 돌출되는 돌출부를 갖는 경우가 있다. 따라서, 상술한 근사하는 형상에는, 이러한 코너부에 있어서의 변형(즉, 돌출부의 존재)이 포함된다. 돌출부의 돌출 길이는, 예를 들어 홈을 사이에 두고 분리되어 배치되는 발광 소자부간의 거리, 제1 경사 방향과는 상이한 제2 경사 방향(예를 들어, 제1 경사 방향과 직교하는 경사 방향)으로 배치되는 발광 소자부간의 거리보다도 커도, 동등해도, 작아도 된다. 돌출부는, 한쪽 발광 소자부의 임의의 부위가, 다른 쪽의 발광 소자부의 임의의 부위를 향하여 돌출되는 제1 돌출부이어도 되고, 다른 쪽의 발광 소자부의 임의의 부위가, 한쪽 발광 소자부의 임의의 부위를 향하여 돌출되는 제2 돌출부이어도 된다. 또는, 한쪽 발광 소자부의 코너부가, 다른 쪽의 발광 소자부의 코너부를 향하여 돌출되는 제1 돌출부이어도 되고, 다른 쪽의 발광 소자의 코너부가, 한쪽 발광 소자부의 코너부를 향하여 돌출되는 제2 돌출부이어도 된다. 발광 소자부가 평면에서 보았을 때 다각형인 경우, 돌출부는, 한쪽 발광 소자부의 한 변으로부터 다른 쪽의 발광 소자부의 임의의 부위를 향하여 돌출하는 제1 돌출부이어도 되고, 한쪽 발광 소자부의 한 변으로부터 다른 쪽의 발광 소자부의 한 변을 향하여 돌출하는 제1 돌출부이어도 되고, 다른 쪽의 발광 소자부의 한 변으로부터 한쪽 발광 소자부의 한 변을 향하여 돌출하는 제2 돌출부이어도 된다.
바꾸어 말하면, 특정 형상을 갖는 홈부에 의해, 2개의 발광 소자부간(예를 들어, 인접하는 발광 소자부간 또는 제1 경사 방향에 대향하는 2개의 발광 소자부간)이 분리된다. 이러한 홈부에 의해, 한쪽 발광 소자부를 향하여 또는 서로 대향하는 발광 소자부를 향하여 돌출되는 돌출부가 획정 및 배치되게 된다. 이러한 특정 형상의 홈부는, 예를 들어 평면에서 보았을 때, 발광 소자부의 변, 코너부 및/또는 돌출부를 포위하는 홈을 포함한다. 또한, 이러한 홈은, 평면에서 보았을 때, 제2 경사 방향에 대향하는 2개의 발광 소자부의 코너부를 각각 포위하는 홈부와, 이 2개의 홈부간을 연결하는(바람직하게는 직선 형상으로) 홈부를 포함한다. 이 경우, 이 홈부는 평면에서 보았을 때 대략 H자 형상으로 된다.
발광 소자부를 각각 분리하는 홈부의 폭은, 특별히 한정되지 않고, 발광 소자부를 전기적으로 분리할 수 있는 폭이면 된다. 홈부의 측면(즉, 기판의 측면과 반도체 적층체의 측면)은 대략 수직이어도 되지만, 테이퍼 형상 또는 역테이퍼 형상 등으로 경사져 있어도 된다. 특히, 홈부를, 상면이 저면보다도 광폭인 형상으로 함으로써, 후술하는 바와 같이, 홈부의 측면에 접속부의 재료를 부착시키기 쉽다. 그 결과, 접속부의 홈부를 타고 넘는 부위의 단선을 방지할 수 있다. 본원 명세서에 있어서는, 「폭」이란, 상면에서 보았을 때의 연신 방향과 수직인 방향의 길이를 의미한다.
홈부의 폭은, 부위에 따라 변동하고 있어도 된다. 특히, 접속부가 배치되는 부위에서는, 홈부의 폭이, 다른 부위보다도 광폭인 것이 바람직하다(도 7a 및 도 8a의 홈부(16e) 참조). 광폭이란, 다른 부위의 150 내지 500％의 폭을 들 수 있다. 단, 홈부의 폭은 일정한 것이 바람직하다. 접속부가 타고 넘는 부위의 홈부 폭을 일정하게 하면, 배선부의 두께를 확보할 수 있는 홈부 폭을 확보하는 여유도가 있는 경우에, 접속부의 두께의 변동을 방지할 수 있다. 그 결과, 접속부에 국소적으로 약한 부분을 초래하지 않는다.
(1) 제1 돌출부로부터 다른 쪽의 발광 소자부까지의 거리, 즉, 2개의 발광 소자부의 거리 또는 제1 접속부가 타고 넘는 홈부의 폭은, 다른 부위에 있어서의 제1 돌출부를 포함하는 발광 소자부와 다른 쪽의 발광 소자부의 거리와 상이해도 된다.
도 9c를 참조하면, 제1 돌출부 E로부터 다른 쪽의 발광 소자부(10b)까지의 거리(홈부(10g)의 폭) S는, 수㎛ 내지 20㎛를 들 수 있고, 수㎛ 내지 십수㎛가 바람직하다.
다른 부위에 있어서의, 제1 돌출부 E를 포함하는 발광 소자부(10a)와, 이것에 인접하는 발광 소자부(10b)의 거리(홈부의 폭) P는, 5 내지 45㎛를 들 수 있다.
(2) 제1 돌출부와 제2 돌출부의 거리, 즉, 2개의 발광 소자부의 거리 또는 제1 접속부가 타고 넘는 홈부의 폭은, 다른 부위에 있어서의 제1 돌출부를 포함하는 발광 소자부와 제2 돌출부를 포함하는 발광 소자부의 거리와 상이해도 된다.
도 9a를 참조하면, 제1 돌출부 H로부터 제2 돌출부 J까지의 거리(홈부의 폭) S는, 상술한 거리 S와 동일 정도이다.
제1 돌출부 H를 포함하는 발광 소자부(10a)와 제2 돌출부 J를 포함하는 발광 소자부(10b)의 거리 P는, 상술한 것과 동일 정도이다.
또는, (3) 제1 접속부가 타고 넘는 홈부의 폭은, 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 상기 발광 소자부간의 홈부의 최대폭과 동일한 것이 바람직하다.
예를 들어, 제1 돌출부로부터 다른 쪽의 발광 소자부의 코너부까지의 거리는, 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 발광 소자부의 거리와 상이해도 되지만, 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 발광 소자부의 거리의 최대 길이와 동일한 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 제1 돌출부와 제2 발광 소자부의 코너부 사이의 홈부의 폭은, 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 발광 소자부간의 홈부의 최대폭과 동일한 것이 바람직하다.
도 6을 참조하면, 제1 돌출부 E로부터 다른 쪽의 발광 소자부(60a)의 코너부까지의 거리(홈부의 폭) X는, 수㎛ 내지 20㎛를 들 수 있고, 수㎛ 내지 십수㎛가 바람직하다.
행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 발광 소자부(60a와 60b, 60b와 60c)의 거리(홈부의 폭) Y는, 수㎛ 내지 20㎛를 들 수 있고, 수㎛ 내지 십수㎛가 바람직하다.
또한, (4) 제1 돌출부와 제2 돌출부의 거리는, 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 발광 소자부의 거리와 상이해도 되지만, 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 발광 소자부의 거리의 최대 길이와 동일한 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 제1 돌출부와 제2 돌출부 사이의 홈부의 폭은, 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 발광 소자부간의 홈부의 최대폭과 동일한 것이 바람직하다.
예를 들어, 도 1c를 참조하면, 제1 돌출부 K와 제2 돌출부 F의 거리(홈부의 폭) N은, 상술한 제1 돌출부로부터 다른 쪽의 발광 소자부의 코너부까지의 거리 X(도 6 참조)와 동일 정도이다.
통상, 접속부는, 예를 들어 스퍼터링법에 의해 형성된다. 스퍼터링법에서는, 발광 소자부간의 거리(홈부의 폭)가 클수록 접속부의 재료(입자)가 홈부에 생기기 쉽기때문에, 기판의 표면 및 볼록부의 측면, 발광 소자부의 측면에 배선 부재료가 부착되기 쉽다. 따라서, 배선부의 두께를 확보할 수 있는 홈부 폭을 확보하는 여유도가 있는 경우에, 접속부가 타고 넘는 부위의 홈부 폭을 일정하게 함으로써, 접속부의 두께의 변동을 방지하여 접속부에 국소적으로 약한 부분이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
발광 소자가 행방향 또는 열방향으로 인접하여 배치되어 있는 경우, 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 발광 소자부 중, 후술하는 제2 접속부에 의해 접속되는 2개의 발광 소자부간의 거리(홈부의 폭) M은, 제2 접속부에 의해 접속되지 않고 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 발광 소자부간의 거리(홈부의 폭) N과 동일해도 되지만, 거리 M은 거리 N보다도 긴 것이 바람직하다.
예를 들어, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 제1 돌출부로부터 제2 돌출부까지의 거리(홈부의 폭) M 및 R은, 수㎛ 내지 20㎛를 들 수 있고, 8㎛ 내지 20㎛가 바람직하다.
제2 접속에 의해 접속되지 않고 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 발광 소자부(10a와 10c, 10b와 10d)의 거리(홈부의 폭) N은, 수㎛ 내지 20㎛를 들 수 있고, 수㎛ 내지 십수㎛가 바람직하다.
상술한 바와 같이, 접속부의 형성을 고려하면, 발광 소자부간의 거리(홈부의 폭)가 큰 것이 바람직하다. 한편, 모든 홈부의 폭을 확장하는 것은, 발광 소자부의 면적의 축소, 즉 발광 면적의 저하를 초래한다. 따라서, 도 2a와 같이 제2 접속부가 타고 넘는 홈부의 행방향 또는 열방향만(홈부의 폭 M), 또는 도 2b와 같이 제2 접속부의 주위의 홈부만(홈부의 폭 W)을 다른 부위보다 광폭으로 하는 것이 바람직하다.
발광 소자부는, 그 일부 영역에 있어서, 제2 반도체층 및 활성층이 막 두께 방향의 모두에 걸쳐 제거되고, 제1 반도체층이 노출되는 노출부를 갖는 것이 바람직하다.
이 노출부의 일부는, 후술하는 제1 전극을 제1 반도체층과 전기적으로 접속하기 위하여 이용할 수 있다. 여기서의 노출부의 형상, 크기, 위치는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 의도하는 반도체 발광 소자의 크기, 형상, 접속 상태 등에 따라 적절히 설정할 수 있다.
노출부는, 발광 소자부의 주위의 일부 또는 전부에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 발광 소자부의 주위에 노출부를 배치시키는 경우, 그 노출부의 폭 및 길이를 적절히 조정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 상술한 돌출부를 포함하는/포함하지 않는 발광 소자부가 혼재해도, 발광층으로서 기능하는 활성층의 형상 및 크기를 동일하거나 또는 대략 동일하게 할 수 있다. 그 결과, 발광 강도의 균일화 등을 도모할 수 있다.
돌출부는, 반도체 적층체에 의해 형성되어 있어도 된다. 그 중에서도, 노출부를 포함하여 형성되어 있는 것이 바람직하고, 제1 반도체층만이 배치된 영역(노출부)만으로 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 돌출부의 형상 등에 관계 없이, 모든 발광 소자부에 있어서 발광 면적을 균일화하여, 발광 강도의 균일화를 실현할 수 있다.
발광 소자부는, 1개의 반도체 발광 소자 내에 있어서, 2종 이상의 상이한 크기이어도 되고, 모두가 동일한 크기이어도 된다. 단, 모든 발광 소자부에 있어서, 발광층으로서 기능하는 활성층의 형상이 동일 및/또는 면적이 동일한 것이 바람직하다.
통상, 발광 소자부는, 각각, 제1 반도체층과 전기적으로 접속하는 제1 전극과, 제2 반도체층과 전기적으로 접속하는 제2 전극을 갖는다. 제2 반도체층 상에는 제2 투광성 전극이 설치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 제1 반도체층 상에 제1 투광성 전극을 설치할 수도 있다.
제2 전극은, 제2 반도체층과 전기적으로 접속되어 있다. 제2 전극은, 통상, 제2 투광성 전극 상에 배치하고 있다.
제1 전극은, 제1 반도체층과 전기적으로 접속시키기 위하여 상술한 노출부를 이용할 수 있다. 제1 전극은, 제1 투광성 전극 상에 배치되어 있어도 된다. 제1 전극 아래에 제1 전극보다도 굵은 폭의 제1 투광성 전극을 배치하는 경우에는, 전류 확산을 촉진시킬 수 있다. 또한, 활성층으로부터 출사된 광 중 제1 반도체층과 제1 투광성 전극 사이의 임계각을 초과한 광을, 제1 전극에 흡수시키지 않고, 제1 투광성 전극에서 전반사시킬 수 있다. 그 결과, 광의 취출을 향상시킬 수 있다.
본원 명세서에 있어서는, 제1 전극 및 제2 전극은, 제1 투광성 전극, 제2 투광성 전극 또는 반도체층과 전기적으로 접속한 부위 또는 접촉한 부위를 가리킨다.
제1 전극 및 제2 전극은, 예를 들어 Au, Pt, Pd, Rh, Ni, W, Mo, Cr, Ti 등의 금속 또는 이들 합금의 단층막 또는 적층막에 의해 형성할 수 있다. 구체적으로는, 이들 전극은, 반도체층 측으로부터 Ti/Rh/Au, W/Pt/Au, Rh/Pt/Au, W/Pt/Au, Ni/Pt/Au, Ti/Rh 등의 적층막에 의해 형성할 수 있다. 막 두께는, 당해 분야에서 사용되는 막의 막 두께 중 어느 것이든 좋다.
제1 전극 및 제2 전극은, 통상, 전류의 확산/공급을 용이하게 하기 위해서, 일방향의 길이가 이것과 직교하는 타 방향의 길이(폭)보다도 긴 형상, 즉, 일방향으로 연장한 형상(가늘고 긴 형상)을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 발광 소자부의 형상 등에 따라, I, L, U자 형상 등의 형상을 들 수 있다. 또한, 제1 전극 및 제2 전극의 연장 방향은, 평면에서 보았을 때 상이해도 되지만, 동일한 것이 바람직하고, 서로 평행한 부위를 갖고 있는 것이 보다 바람직하다.
투광성 전극은, 일반적으로, 각 발광 소자부에 있어서의 제1 반도체층 및 제2 반도체층의 전체면 또는 그들의 외주보다도 약간 작게 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 접속부로부터 공급되는 전류를, 반도체층의 면내 전체에 균일하게 흘릴 수 있다.
투광성 전극은, 당해 분야에서 통상 이용되고 있는 것 중 어느 것에 의해서도 형성할 수 있다. 특히, 투광성 전극은, 반도체 발광 소자의 광 취출면측에 배치되기 때문에, 활성층에서 발생하는 광의 파장 영역에 있어서의 광투과율이 큰 재료가 적절하게 사용된다. 이에 의해, 반도체 발광 소자의 발광 효율을 증대시킬 수 있다. 예를 들어, In, Zn, Sn, Mg, Ga, W, Ti로부터 선택되는 적어도 1종류를 포함하는 도전성의 산화물, 구체적으로는, ITO, IZO, ZnO, In2O3, SnO2, TiO2 및 이들 복합 산화물을 들 수 있다. 특히, ITO는, 가시광(가시 영역)에 있어서 높은 광투과성을 갖고, 또한 도전율이 비교적 높은 재료이기 때문에 적절하게 사용할 수 있다. 막 두께는, 당해 분야에서 사용되는 막의 막 두께 중 어느 것이든 좋다.
(접속부)
접속부는, 발광 소자부간을 접속하기 위해서 1개의 반도체 발광 소자에 1 이상 또는 복수 형성되어 있다. 접속부는, 각 발광 소자부의 제1 전극 및 제2 전극과 접속되어 있다. 접속부와 제1 전극 또는 제2 전극의 접속 형태는, 제1 전극 또는 제2 전극의 상면, 하면 또는 측면 등과의 접촉에 의한 것이어도 되고, 접속부와 제1 전극 및 제2 전극이 일체적으로(즉, 동일한 층에 의해) 형성되어 있어도 된다.
접속부는, 발광 소자부의 전극간을 접속하기 위해서, 발광 소자부간의 홈부 상 및 발광 소자부 상에 배치되는 경우가 있다. 이 경우, 통상, 접속부는, 절연막을 개재하여 배치된다. 따라서, 접속부는, 절연막 상에 배치된 부위를 가리킨다.
접속부는, 평면에서 보았을 때, 제1 돌출부로부터 제2 발광 소자부를 향하는 직선 부위를 갖는 경우가 있다. 또는, 접속부는, 평면에서 보았을 때, 제1 발광 소자부의 코너부에 설치된 제1 돌출부로부터, 제1 발광 소자부와 경사 방향으로 배치된 제2 발광 소자부의 코너부를 향하는 직선 부위를 포함하는 제1 접속부를 포함하는 경우가 있다.
제1 접속부는, 제1 돌출부와 제2 발광 소자부 사이, 제1 돌출부와 제2 발광 소자부의 코너부 사이 또는 제1 돌출부와 제2 돌출부 사이에서, 기판 표면을 노출하는 홈부를 타고 넘어 배치된다. 이로 인해, 이들 사이에서, 기판 표면의 볼록부를 따르는 형상을 갖고 있다. 바꾸어 말하면, 제1 접속부는, 제1 돌출부와 제2 발광 소자부 사이, 제1 돌출부와 제2 발광 소자부의 코너부 사이 또는 제1 돌출부와 제2 돌출부 사이에서, 기판 표면의 볼록부에 대응하여, 그 표면이 요철을 갖고 있다.
제1 접속부는, 상술한 바와 같이 제1 돌출부로부터 제2 발광 소자부를 향하는 직선 부위를 포함하고, 2개의 발광 소자부간을 접속한다. 또는, 제1 접속부는, 상술한 바와 같이 제1 돌출부로부터 제2 발광 소자부의 코너부를 향하는 직선 부위를 포함하고, 기울기 방향으로 배치하는 발광 소자부를 접속한다. 또는, 제1 돌출부로부터 제2 돌출부를 향하는 직선 부위를 포함한다.
접속부는, 제1 접속부 외에, 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 발광 소자부를 접속하는 제2 접속부를 포함하고 있어도 된다.
제2 접속부는, 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 발광 소자부 사이에서, 기판 표면을 노출하는 홈부를 타고 넘어 배치된다. 이로 인해, 이들 사이에서, 기판 표면의 볼록부를 따르는 형상을 갖는 경우가 있다. 바꾸어 말하면, 제2 접속부는, 2개의 발광 소자부 사이에서, 기판 표면의 볼록부에 대응하여, 그 표면이 요철을 갖는 경우가 있다.
접속부는, 일 실시 형태에 있어서, 제1 전극 또는 제2 전극의 연장 방향과 대략 수직으로 연장하는 부위를 구비하는 것이 바람직하다(도 1a의 도면 부호 10c에 있어서의 24와 26, 도 9a의 도면 부호 10a에 있어서의 24와 27a 참조). 이에 의해, 배선 저항에 의한 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 다른 실시 형태에 있어서, 접속부는, 제1 전극 또는 제2 전극보다도 광폭인 것이 바람직하다. 이에 의해, 접속부의 스텝 커버리지에 기인하는 단선을 피할 수 있다. 접속부는, 제1 전극 또는 제2 전극보다도 광폭인 부위가, 단계적으로 광폭으로 되어 있어도 된다(도 8a의 도면 부호 87a, 87b, 86c, 86d 참조). 접속부에 있어서의 광폭인 부위는, 홈부의 상방(즉, 홈부를 타고 넘는 부위), 특히, 광폭인 홈부의 상방에 배치하는 것이 바람직하다. 여기서, 광폭이란, 다른 부위(즉, 제1 반도체층 및 제2 반도체층 상에 배치되는 가장 폭이 좁은 부위)의 130 내지 500％의 폭을 들 수 있다. 이러한 접속부에 있어서의 광폭인 부위에 따라, 접속부에 있어서의 단면적을 증대함으로써, 전류 밀도를 완화시킬 수 있다. 이에 의해, 전류 밀도의 집중에 기인하여 발생하는 것이 염려되는, 접속부 재료의 일렉트로마이그레이션을 효과적으로 방지할 수 있다.
접속부는, 제1 전극 또는 제2 전극의 긴 변과 접속되어 있는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 일방향으로 연장된 형상에 있어서, 이 연장선(긴 변)을 포함하는 이들 제1 전극 및 제2 전극의 측면 또는 상면 등의 표면과 접속되어 있는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 접속부는 절연막 상에 배치되고, 제1 반도체층 및 제2 반도체층과 접속되어 있지 않은 부위를 가리키고, 제1 전극 또는 제2 전극은, 제1 반도체층 또는 제2 반도체층 상에서, 이들 반도체층에 전기적으로 접속되어 있는 것을 가리킨다. 따라서, 도 7a를 사용하여 설명하면, 발광 소자부(70a, 70b, 70c)에서의 접속부와 전극의 접속 부위의 근방 Q에 있어서, 접속부(27)는, 가늘고 긴 형상의 제2 전극(24)의 긴 변과 접속되어 있고, 제2 접속부(76b)는, 가늘고 긴 형상의 제2 전극(24)의 긴 변과 접속되어 있고, 마찬가지로, 제2 접속부(76c)는, 가늘고 긴 형상의 제2 전극(24)의 긴 변과 접속되어 있다.
이에 의해, 도 1a, 도 7a 및 도 7b의 접속부와 전극의 접속 부위의 근방 Q로 나타내는 바와 같이, 접속부로부터 제2 전극 등과 같은 급격하게 폭이 변동하는 부위를, 양자의 가장 가는 부위끼리를 접속하는 부위로 하지 않고, 접속부와 전극의 경계를 규정하는 절연막의 테두리부로부터 이격할 수 있다. 따라서, 급격하게 폭이 변동하는 부위에 있어서의 전류 밀도의 증대가 발생해도, 그 바로 아래에 절연막의 테두리부에 있어서의 단차를 갖지 않기 때문에, 배선의 단선을 유효하게 방지하는 것이 가능하게 된다.
접속부는, 제1 전극 및 제2 전극과 마찬가지의 재료에 의해 형성할 수 있다.
접속부의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 500㎚ 이상이 바람직하고, 1㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 접속부의 두께는, 수㎛ 이하가 바람직하다. 바꾸어 말하면, 상술한 기판 표면의 요철을 충분히 피복할 수 있는 막 두께가 바람직하다. 이 범위의 두께로 함으로써, 단선에 대한 여유도를 증대시킬 수 있고, 기판 표면의 볼록부를 따르는 형상으로 할 수 있다.
(제1 외부 접속 전극 및 제2 외부 접속 전극)
반도체 발광 소자는, 외부와의 접속을 취하기 위해서, 제1 외부 접속 전극 및 제2 외부 접속 전극을 적어도 한 쌍 갖는다. 제1 외부 접속 전극 및 제2 외부 접속 전극은, 외부로부터 반도체층에 대하여 전류를 공급하기 위하여 기능하는 전극이다.
제1 외부 접속 전극 및 제2 외부 접속 전극은, 각각 1개 설치되어 있어도 되고, 한쪽만 2개 이상 또는 각각 2개 이상 설치되어 있어도 된다. 한 쌍으로 함으로써, 개개의 발광 소자부에 각각 제1 외부 접속 전극 및 제2 외부 접속 전극을 설치하는 경우에 비교하여, 발광 강도의 저감을 최소한에 그치게 할 수 있다.
제1 외부 접속 전극 및 제2 외부 접속 전극은, 소위 패드 전극과 같이, 외부와의 접속, 예를 들어 와이어 본딩 등에 필요한 면적을 확보하기 위해서, 제1 및 제2 전극보다도 광폭으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
제1 외부 접속 전극 및 제2 외부 접속 전극의 형상은, 원형, 다각형 등 외부와의 접속이 가능한 형상이면 된다. 또한, 도 1a의 제2 외부 접속 전극(25)과 같은 반원 형상 또는 대략 반원 형상으로 할 수도 있다. 이에 의해 제1 외부 접속 전극과 제1 전극 또는 제2 외부 접속 전극과 제2 전극의 접속 부분에서 전류가 집중하지 않고, 외부 접속 전극의 대략 반원 형상의 직선 부분으로부터 균일하게 전류를 확산시킬 수 있다.
제1 외부 접속 전극 및 제2 외부 접속 전극의 재료로서는, Ni, Ti, Cr, Al 및 이들의 합금 등의 단층 또는 적층 구조 등이 바람직하다. 특히, 제1 투광성 전극 및/또한 제2 투광성 전극, 제1 반도체층 및/또는 제2 반도체층에 대하여 밀착성과 오믹성을 확보할 수 있는 재료를, 이들이 접촉하는 부위 또는 층에 배치하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 투광성 전극 또는 반도체층 측으로부터, Ti/Rh/Au로 적층한 다층막을 사용하는 것이 바람직하다.
제1 외부 접속 전극 및 제2 외부 접속 전극은, 상술한 제1 전극 및 제2 전극과 접속부와, 동일한 적층 구조로서 일체적으로 일괄 성막함으로써 형성할 수 있다.
제2 외부 접속 전극은, 복수의 발광 소자부 중 적어도 하나의 발광 소자부에 있어서, 제2 반도체층 및/또는 제2 전극에 전기적으로 접속되어 있는 것이 바람직하다. 그 접속 형태는, 특별히 한정되지 않고 제2 전극 상에 제2 외부 접속 전극이 배치되어 접속된 것이어도 되고, 양자가 투광성 전극 상에 병렬하여, 그 측면에서 접속된 것이어도 되고, 제2 전극과 제2 외부 접속 전극이 일체적으로 형성된 것이어도 된다.
제1 외부 접속 전극은, 복수의 발광 소자부 중 적어도 하나의 발광 소자부에 있어서, 제1 반도체층 및/또는 제1 전극에 전기적으로 접속되어 있는 것이 바람직하다. 그 접속 형태는, 특별히 한정되지 않고 제1 전극 상에 제1 외부 접속 전극이 배치되어 접속된 것이어도 되고, 양자가 투광성 전극 상에 병렬하여, 그 측면에서 접속된 것이어도 되고, 제1 전극과 제1 외부 접속 전극이 일체적으로 형성된 것이어도 된다.
일 실시 형태에 있어서는, 노출부가, 제1 외부 접속 전극에 상당하는 면적분 확장되어 있고, 노출부 상에 제1 외부 접속 전극이, 제1 전극과 일체적으로 배치되어 있다(도 3의 (10b) 참조). 이 경우, 제1 외부 접속 전극은, 제1 반도체층 상에 접속된다. 그 때문에, 제1 반도체층 상에 존재하는 제2 반도체층 및 활성층이 제거된다. 그 결과, 활성층의 발광 소자부에 있어서의 면적이 감소된다.
다른 실시 형태에서는, 제1 외부 접속 전극은, 제2 외부 접속 전극을 구비하고 있는 발광 소자부와는 상이한 적어도 하나의 발광 소자부에 있어서, 제1 전극을 개재하여 제1 반도체층에 전기적으로 접속되고, 절연막을 개재하여 제2 투광성 전극 상방에 배치되어 있다(도 1a의 도면 부호 10b 참조). 이와 같이, 제1 외부 접속 전극을 제2 투광성 전극 상방에 배치하는 경우에는, 상술한 제2 반도체층 및 활성층의 제거 평면적을, 전기적인 접속을 취하기 위한 최소한의 면적으로 할 수 있다. 따라서, 발광 면적의 감소를 억제할 수 있다. 그 결과, 하나의 반도체 발광 소자에 있어서, 광의 취출을 향상시킬 수 있다. 또한, 각 발광 소자부에서, 활성층을 동일 면적으로 할 수 있어, 균일 발광을 확보할 수 있다.
예를 들어, 전극이 직렬 접속된 경우, 제1 외부 접속 전극이 제1 반도체층 상에 형성된 발광 소자부의 활성층의 면적은 그 밖의 발광 소자부의 활성층의 면적보다도 작아진다. 따라서, 모든 발광 소자부에서 If(순방향 전류)는 동등하지만, 활성층의 면적이 작은 발광 소자부는 전류 밀도가 크고, Vf(순방향 전압)가 높아지는 경향이 있다. 이에 의해, 활성층의 면적이 작은 발광 소자부에 가해지는 부하가 그 밖의 발광 소자부보다 커지고, 활성층의 면적이 작은 발광 소자부의 열화가 빨라질 우려가 있다. 그 한편, 제1 전극이 제1 외부 접속 전극을 겸하여, 제1 반도체층 상에 접속되는 경우, 폭이 가는 배선이 불필요하게 되어, 전류의 국소에 있어서의 집중 등을 방지할 수 있다.
각 발광 소자부의 활성층의 면적을 대략 동일하게 하는 경우에는, 각 발광 소자부에 가해지는 부하를 균일화하여, 광의 취출과 함께 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 전극이 병렬 접속된 경우에도, 각 발광 소자부의 활성층의 면적을 대략 동일하게 함으로써, Vf 및 If가 각각 안정되고, 양쪽의 밸런스를 도모할 수 있어, 효율적으로 발광을 균일하게 할 수 있다.
제1 외부 접속 전극 및 제2 외부 접속 전극은, 동일한 발광 소자부에 배치되어 있어도 되지만, 서로 다른 발광 소자부에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 제1 외부 접속 전극 및 제2 외부 접속 전극은, 반도체 적층체의 기판에 대한 동일한 면측에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
다른 실시 형태에 있어서는, 제1 외부 접속 전극은, 반드시 발광 소자부에 있어서 배치되어 있지 않아도 되고, 발광 소자부가 형성된 동일 기판 상에 배치되어 있으면 된다. 이 경우, 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층의 일부가 제거되어 있어도 되고, 이들 반도체층의 모두가 적층되어 있어도 되지만, 절연막을 개재하여 배치되어 있는 것이 바람직하다.
(절연막)
반도체 발광 소자는, 접속부를 반도체 적층체와 절연시키기 위해서, 발광 소자부간이며, 적어도 접속부의 바로 아래에 절연막을 구비하는 것이 바람직하다. 특히, 상술한 홈부, 이들 홈부에 인접하는 반도체 적층체의 측면, 상술한 접속부의 바로 아래의 반도체 적층체를 피복하는 절연막을 구비하는 것이 보다 바람직하다. 바꾸어 말하면, 각 발광 소자부의 반도체층과 제1 전극 및 제2 전극의 접속부 이외의 부위가, 절연막으로 피복되어 있는 것이 보다 바람직하다. 이러한 절연막의 피복에 의해, 접속부의 제1 및 제2 전극의 접속 부위 이외에 있어서, 접속부가 완전한 절연성을 확보할 수 있다. 여기서의 홈부란, 저면 및 측면의 대략 전체면을 가리킨다. 홈부에 인접하는 반도체 적층체의 측면이란, 홈부에 인접하는 노출부(즉, 제1 반도체층)의 측면, 또한 홈부가 형성된 노출부에 인접하는 반도체 적층체의 측면의 대략 전체면을 가리킨다. 접속부 바로 아래의 반도체 적층체란, 제1 반도체층 또는 제2 반도체층의 상면이며, 접속부가 배치되는 부위의 대략 전체면을 가리키지만, 접속부 바로 아래 및 그 주변을 포함하는 것이 바람직하다.
절연막은, 반도체 적층체 상에 배치된 테두리가, 접속부와 제1 전극 또는 제2 전극이 접속된 부위 근방(도 1a, 도 7a 및 도 7b 중, Q 참조)이며, 그 폭이 변동하는 부위(이하, 변동 부위라고 하는 경우가 있음)로부터 이격하여 배치되어 있는 것이 바람직하다. 일반적으로, 전극이나 배선에 있어서, 폭이 변동하는 부위는, 전류가 집중하기 쉬워, 단선을 초래하는 경우가 있다. 특히, 이러한 변동 부위에 있어서 단차가 존재하는 경우에는 보다 단선을 초래하기 쉽다. 따라서, 배선부의 단선을 유효하게 방지하기 위해서, 반도체 적층체 상에 있어서, 변동 부위의 바로 아래에는 절연막의 테두리의 적어도 일부가 배치되어 있지 않은 것이 바람직하고, 절연막의 테두리의 어느 것도 배치되어 있지 않은 것이 보다 바람직하다. 여기서, 변동 부위로서는, 예를 들어 그 폭이 한쪽의 폭의 30％ 내지 500％ 정도의 범위에서 변동하는 부위를 들 수 있다.
절연막은, 절연성을 확보하는 것이 가능한 한, 어떠한 재료/막 두께이어도 된다. 예를 들어, 산화물, 질화물 또는 불화물을 들 수 있고, 투광성을 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는, Si, Al, Nb, Zr, Ti 등의 산화물, 질화물 또는 불화물의 단층막 또는 다층막을 들 수 있다.
단층의 경우에는, 특히, 일반적인 재료로서 SiO2를 사용하는 것이 바람직하다.
막 두께는, 반사율을 확보하기 위해서, 3λ/(4n) 이상(청색 발광의 InGaN계의 발광 소자의 경우, 약 230㎚ 이상인 것이 바람직하다. 여기서, λ는 반도체 발광 소자의 발광 파장, n은 각 층의 굴절률을 나타낸다.
다층 구조의 경우에는, 굴절률이 상이한 2 이상의 재료를 적층한 것이 바람직하다. 예를 들어, 저굴절 재료로서 SiO2/고굴절 재료로서 Nb2O5를 다층 적층한 것을 들 수 있다. 이러한 다층 구조로 함으로써, 발광 파장에 대한 고반사화를 실현할 뿐만 아니라, 파장 선택성을 부여할 수도 있다. 파장 선택성을 부여한 경우에는, 반도체 발광 소자의 발광 파장을 투과시키고, 후술하는 바와 같이, 반도체 발광 소자의 상부에 형성된 형광체의 발광을 반사하는 구조로 할 수 있다. 그 결과, 보다 효율적으로 원하는 파장의 광을 취출할 수 있다.
굴절률이 상이한 2종류 이상의 재료를 포함하는 다층막의 경우에는, 각 층의 두께가, 각각, 0.3λ/(4n) 내지 λ/n을 만족하는 것이 바람직하다.
(보호막)
본 발명의 반도체 발광 소자는, 외부와의 접속 영역 이외의 전체 표면을 보호막에 의해 피복하고 있는 것이 바람직하다. 보호막으로서는, 상술한 절연막과 마찬가지의 것을 들 수 있다. 두께는 특별히 한정되는 것은 아니고, 수㎚ 내지 수100㎛ 정도의 범위로 적절히 조정할 수 있다. 또한, 이 보호막은, 예를 들어 ALD(원자층 퇴적법)에 의한 막이어도 된다.
본 발명의 반도체 발광 소자는, 예를 들어 당해 분야에서 공지된 밀봉 부재에 의해 밀봉함으로써, 반도체 발광 장치로서 이용할 수 있다. 이 경우, 밀봉 부재를 구성하는 부재로서, 발광면을 덮는 투광성 부재, 렌즈 등에 형광체를 함유시키는 것이 바람직하다. 이에 의해, 원하는 파장 영역의 광을 취출할 수 있다. 형광체는, 당해 분야에서 사용되고 있는 것 중 어느 것이든 이용할 수 있다.
이하에, 본 발명의 반도체 발광 소자의 실시예를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
<실시 형태 1>
실시 형태 1의 반도체 발광 소자를 도 1a 내지 도 1e에 나타낸다. 단, 도 1a 내지 도 1e에서는, 설명의 편의를 위해서, 후술하는 기판 표면의 볼록부는, 도 1a 내지 도 1c, 도 1f에서는 생략하고, 도 1d 및 도 1e에만 도시하고, 또한 도 1d에 있어서는 과장하여 도시하고 있다. 또한, 도 1g는, 단면도를 도시하고 있지만, 도 1a에 도시한 반도체 발광 소자의 평면도에 있어서의 절단 부위를 명확히 하기 위해서, 도 1a와 마찬가지의 평면도인 도 1f에 있어서 그 절단선 B-B'를 나타내고 있다.
이 반도체 발광 소자(10)는, 사파이어 기판(1) 상에, 대략 정사각형 형상의 4개의 발광 소자부(10a 내지 10d)를 구비하고 있다.
사파이어 기판(1)은, 특히 도 1d, 도 1e에 도시한 바와 같이, 표면에 복수의 볼록부(2)를 갖는다. 여기서의 볼록부(2)는 저면의 기본 형상은 정삼각형이며, 그 각 변이 외측으로 볼록해지는 라운딩 처리가 된 형상이며, 뿔대 형상을 갖고 있다. 한 변의 길이 L은 3㎛, 볼록부간의 거리(피치 P1)는 1㎛, 볼록부간의 거리(피치 P2)는 2.5㎛, 높이 H는 1㎛이다.
발광 소자부(10a 내지 10d)는, 행방향 및 열방향으로 서로의 한 변끼리가 대향하도록 2행×2열로 배치되어 있다.
이들 발광 소자부(10a 내지 10)는, 사파이어 기판(1) 상에 제1 반도체층(3)(예를 들어, n측 반도체층), 활성층(4) 및 제2 반도체층(5)(예를 들어, p측 반도체층)이 이 순서대로 형성된 반도체 적층체에 의해 형성되어 있다(도 1d 참조).
발광 소자부(10a 내지 10d) 사이는, 반도체 적층체가 완전히 제거되고, 사파이어 기판(1) 표면의 적어도 볼록부(2)의 일부를 노출시키는 홈부(10e)에 의해, 서로 분리되어 있다. 이 홈부(10e)의 폭은, 전체 길이에 걸쳐, 일정한 폭 N(특히, 도 1c)을 갖고, 예를 들어 3㎛이다.
바꾸어 말하면, 홈부(10e)는 평면에서 보았을 때, 경사 방향에 대향하는 2개의 발광 소자부(10b, 10d)의 코너부를, 그 코너부를 따라 각각 포위하는 홈부와, 이 2개의 홈부간을 직선 형상으로 연결하는 홈부를 포함한다. 이들 일련의 홈부(10e)는 평면에서 보았을 때 H자 형상으로 된 부위를 구비한다. 홈부(10e)는 이들 발광 소자부(10a 내지 10d)의 4개의 코너부가 대향하는 부위에 있어서, 그 대향 부위가 십자 형상의 중심과 같이 광폭으로 되는 부분을 갖지 않고, 소정의 폭 N(특히, 도 1c)이 유지되어 있다.
이러한 형상의 홈부(10e)에 의해, 발광 소자부(10c)는, 경사 방향에 대향하는 발광 소자부(10a) 측의 코너부가, 발광 소자부(10a) 측으로 돌출된 제1 돌출부 K(특히, 도 1c)를 갖는다. 또한, 발광 소자부(10a)의 코너부가, 발광 소자부(10c) 측으로 돌출된 제2 돌출부 F(특히, 도 1c)를 갖고 있다. 이 제1 돌출부 K와 제2 돌출부 F의 거리(즉, 홈부(10e)의 폭 N)는 예를 들어 3㎛이다. 돌출부의 길이는, 예를 들어 10 내지 20㎛이다. 여기서의 돌출부의 길이는, 예를 들어 발광 소자부(10a)에 있어서의 발광 소자부(10b)의 코너부단에 대응하는 코너부단으로부터, 돌출단까지의 최단 거리로 한다.
발광 소자부(10a 내지 10d)는 각각, p측 반도체층(5) 및 활성층(4)의 일부가 제거되어 n측 반도체층(3)이 노출된 노출부를 갖고 있다. 이 노출부는, 발광 소자부(10a 내지 10d)의 전체 주위를 각각 둘러싸도록 배치되어 있다. 이 노출부의 배치를 위해서, 상술한 제1 돌출부 K 및 제2 돌출부 F는, 노출부에 의해 형성되어 있다. 또한, 후술하는 제1 전극(21)과의 접속을 위해서, 발광 소자부(10a 내지 10d)는 반도체 발광 소자(10)의 내측의 일부에 있어서, 광폭인 노출부(M)가 배치되어 있다. 광폭인 노출부(M)는, 발광 소자부(10a, 10b, 10d)에서는, 인접하는 1개의 발광 소자부에 대향하는 한 변의 중간 정도를 따라 배치되어 있고, 발광 소자부(10c)에서는, 인접하는 발광 소자부(10a)에 대향하는 한 변의 단부에 배치되어 있다.
이들 노출부의 배치에 의해, 발광 소자부(10a 내지 10d)의 발광 면적을 대략 동일하게 할 수 있다. 노출부의 폭 및 크기를 조정함으로써, 각 발광 소자부의 활성층의 면적을 동일하게 할 수 있기 때문이다.
반도체 발광 소자(10)의 내측에 있어서 노출된 n측 반도체층(3) 상 및 p측 반도체층(5) 상에는, 각각, 제1 투광성 전극으로서 n측 투광성 전극(20)과, 제2 투광성 전극으로서 p측 투광성 전극(23)이 오믹 접속하도록 배치되어 있다. p측 투광성 전극(23)은 p형 반도체층(5)의 대략 전체면을 덮는 크기 및 형상으로 형성되어 있다.
n측 투광성 전극(20) 및 p측 투광성 전극(23) 상에는, 제1 전극으로서 n측 전극(21) 및 제2 전극으로서 p측 전극(24)이 각각 배치되고, 전기적으로 접속되어 있다. n측 전극(21) 및 p측 전극(24)은 각각, 발광 소자부의 변과 대략 평행하게 연장하도록 형성되어 있다.
발광 소자부(10b)에는, 또한, n측 전극(21)에 접속되고, 또한 n측 전극(21)으로부터 p측 투광성 전극(23)에 오버랩하는 제1 외부 접속 전극(22)이 배치되어 있다.
제1 외부 접속 전극(22)은, 예를 들어 와이어 본딩할 수 있을 정도의 면적을 갖는 원형 또는 다각형 형상의 패드 부분과, 거기에서 n측 전극(21)을 향하여 연장하는 연신부를 갖는다. 연신부는, 예를 들어 n측 전극(21)보다도 광폭이고, 후술하는 제1 접속부(27) 및 제2 접속부(26)와 동일 정도의 폭을 갖는다. 이러한 형상에 의해, 패드부로부터의 대전류가 흘러 드는 연신부의 패드부 근방에 있어서의 단선을 방지할 수 있다.
제1 외부 접속 전극(22)은, n측 전극(21)과 접속된 부위를 제외하고, 그 아래에, SiO2(예를 들어, 막 두께 500㎚)로 이루어지는 절연막(30)이 배치되어 있다. 이 절연막(30)은 제1 외부 접속 전극(22) 아래에 있어서, 이 제1 외부 접속 전극(22)의 폭보다도 광폭인 형상을 갖고 있다. 이에 의해, 제1 외부 접속 전극(22)의 단락을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 제1 외부 접속 전극(22)은, n측 전극(21)보다도 광폭으로 형성되어 있다. 이에 의해 홈부 사이의 단차 부위 등에 있어서의 단선을 방지할 수 있다.
이 절연막(30)은, 기판 표면의 볼록부(2) 위, 볼록부(2) 측면, 볼록부(2) 사이에 있어서, 약간의 두께의 편차가 존재한다. 그러나, 상술한 바와 같이, 홈부(10e)의 폭은 매우 좁기 때문에, 절연막의 두께의 편차 부위를 최소한으로 억제함으로써, 유효하게 단차 부위에 있어서의 단선을 방지할 수 있다.
이와 같이, 발광 소자부(10b)에서는, 제1 외부 접속 전극(22)을 n측 반도체층(3) 상이 아니고, p측 반도체층(5) 상에 배치함으로써, n측 반도체층(3)의 노출 면적을 최소한으로 할 수 있다. 그 결과, 발광 소자부(10b)의 활성층(4)에 의한 발광 면적을 최대한으로 확보할 수 있다.
또한, 제1 외부 접속 전극(22)을 p측 반도체층(5) 상에 배치함으로써, 제1 외부 접속 전극(22)을 배치하기 위해서 p측 반도체층(5) 및 활성층(4)을 제거할 필요가 없기 때문에, 제1 외부 접속 전극(22)을 배치하지 않은 발광 소자부(10a, 10c) 등과 대략 동일 정도의 발광 면적으로 할 수 있다. 그 결과, 각 발광 소자부에 있어서의 발광 강도를 균일하게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 이러한 제1 외부 접속 전극(22)의 배치에 의해, 발광 소자부(10a 내지 10d) 이외에, 외부와의 접속을 도모하기 위한 전극 형성용 영역을 별도로 설치할 필요가 없어, 보다 작은 점유 면적으로 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
발광 소자부(10d)에는, 또한, p측 투광성 전극(23) 상에 p측 전극(24)과 전기적으로 접속된 제2 외부 접속 전극(25)이 배치되어 있다. 제2 외부 접속 전극(25)은, p측 전극(24)과 일체적으로 형성되어 있다. 제2 외부 접속 전극(25)은, p측 투광성 전극(23)과는 접촉하지 않고, 절연막(30)을 개재해서 p측 투광성 전극(23) 상에 배치되어 있다.
행렬 방향으로 배치하는 4개의 발광 소자부(10a 내지 10d)에서는, 제2 접속부(26) 및 제1 접속부(27)에 의해 직렬로 접속되어 있다.
제2 접속부(26)는, 발광 소자부(10a, 10b) 사이에 있어서, 발광 소자(10a)의 n측 전극(21)에 접속되고, 이 n측 전극(21)으로부터, 홈부(10e)를 타고 넘고 또한 홈부(10e)의 표면 볼록부를 따라, 발광 소자(10b)의 p측 투광성 전극(23) 상으로 연장하고, p측 투광성 전극(23)과 전기적으로 접속하는 p측 전극(24)과 접속되어 있다.
제2 접속부(26)는, 발광 소자(10a)의 n측 전극(21)과 접속된 부위 및 발광 소자(10b)의 p측 전극(24)과 접속된 부위를 제외하고, 그 아래에, 절연막(30)이 배치되어 있다. 이 절연막(30)은 제2 접속부(26) 아래에 있어서, 제2 접속부(26)의 폭보다도 광폭인 형상을 갖고 있다. 이에 의해, 제2 접속부(26)의 불필요한 단락을 방지할 수 있다.
또한, 제2 접속부(26)는, 발광 소자부(10d, 10c) 사이에 있어서, 발광 소자(10d)의 n측 전극(21)에 접속되고, 이 n측 전극(21)으로부터, 홈부(10e)를 타고 넘고 또한 홈부(10e)의 표면 볼록부를 따라, 발광 소자(10c)의 p측 투광성 전극(23) 상으로 연장하고, 이 p측 투광성 전극(23)과 전기적으로 접속하는 p측 전극(24)과 접속되어 있다.
제2 접속부(26)는, 발광 소자(10d)의 n측 전극(21)과 접속된 부위 및 발광 소자(10b)의 p측 전극(24)과 접속된 부위를 제외하고, 그 아래에, 절연막(30)이 배치되어 있다. 이 절연막(30)은, 제2 접속부(26) 아래에 있어서, 제2 접속부(26)의 폭보다도 광폭(약 2배의 폭)의 형상을 갖고 있다. 또한, 제2 접속부(26)는, 홈부(10e)를 타고 넘는 부위에 있어서, 다른 부위의 폭보다도 광폭(약 2배의 폭)의 형상을 갖고 있다.
제1 접속부(27)는, 기울기 방향으로 배치하는 발광 소자부(10a, 10c) 사이에 있어서, 발광 소자(10c)의 n측 전극(21)에 접속되고, 이 n측 전극(21)으로부터, 돌출부 F, K 및 홈부(10e)를 타고 넘고, 또한 홈부(10e)의 표면 볼록부를 따라 발광 소자(10a)의 p측 투광성 전극(23) 상에 발광 소자부(10c)로부터 발광 소자부(10a)를 향해서(즉, 발광 소자부 사이에서 경사 방향으로 연장하여), p측 투광성 전극(23)과 전기적으로 접속되는 p측 전극(24)과 접속되어 있다.
제1 접속부(27)는, 발광 소자(10c)의 n측 전극(21)과 접속된 부위 및 발광 소자(10a)의 p측 전극(24)과 접속된 부위를 제외하고, 그 아래에, 절연막(30)이 배치되어 있다. 이 절연막(30)은, 제1 접속부(27) 아래에 있어서, 제1 접속부(27)의 폭보다도 광폭(약 2배의 폭)인 형상을 갖고 있다. 또한, 제1 접속부(27)는, 홈부(10e)를 타고 넘는 부위에 있어서, 다른 부위의 폭보다도 광폭(약 2배의 폭)인 형상을 갖고 있다.
바꾸어 말하면, 제1 접속부(27)는, 홈부(10e) 중, 경사 방향에 대향하는 2개의 발광 소자부(10b, 10d)의 코너부를 포위하는 홈부간을 직선 형상으로 연결하는 홈부와 교차(바람직하게는 직교)하도록 배치되어 있다. 그리고, 이 교차하는 부위에 있어서, 제1 접속부(27)는, 절연막(30)을 개재하여, 기판 표면의 볼록부를 따르는 표면 형상을 갖고 있다.
이 경우, 제1 접속부(27)는, 절연막(30)과 마찬가지로, 기판 표면에 있어서, 볼록부 위, 볼록부 측면, 볼록부 사이에 있어서, 약간의 두께의 편차가 존재한다. 그러나, 상술한 바와 같이, 제1 돌출부 K 및 제2 돌출부 F를 배치함으로써 홈부의 폭을 매우 좁게 남길 수 있기 때문에, 이 두께의 편차 부위를 최소한으로 억제할 수 있다.
또한, 제1 접속부(27)와 홈부(10e)의 교차에 의해, 기판 표면의 볼록부와, 절연막(30)을 개재하여 접촉하는 제1 접속부(27)의 접촉 면적을 최소한에 그치게 할 수 있다. 그 결과, 유효하게 단차 부위에 있어서의 단선을 방지할 수 있다.
제1 접속부(27)는, 평면에서 보았을 때, 제1 돌출부 K로부터 제2 돌출부 F를 향하는 직선 부위를 포함한다. 이에 의해, 홈부를 타고 넘는 거리를 최소한으로 억제할 수 있어, 유효하게 단차 부위에 있어서의 단선을 방지할 수 있다.
이 반도체 발광 소자(10)는, 제1 외부 접속 전극(22), 제2 외부 접속 전극(25) 상에 있어서의 외부와의 접속을 위한 영역을 제외하고, 그 전체 표면이 보호막(31)에 의해 피복되어 있다. 이 보호막(31)은 예를 들어 SiO2(막 두께: 500㎚)에 의해 형성되어 있다.
이와 같은 구성의 반도체 발광 소자(10)는, 표면에 볼록부를 갖는 기판을 이용하고, 또한 발광 소자부 사이에 있어서 기판 표면의 볼록부를 노출시키는 홈의 고저를 따라 배치된, 경사 방향의 접속부를 사용하여 접속하는 경우에 있어서, 접속부의 단선 등의 발생을 저지할 수 있다. 이에 의해, 균일하고 또한 높은 발광 강도를 실현할 수 있다.
<실시 형태 2>
실시 형태 2의 반도체 발광 소자를 도 2a에 나타낸다.
이 실시 형태의 반도체 발광 소자(10A)는, 홈부의 폭이, 그 위치에 따라 변동하고 있는 것 이외에, 실시 형태 1의 반도체 발광 소자(10)와 마찬가지의 구성을 갖는다.
이 반도체 발광 소자(10A)에서는, 발광 소자부(10a)와 발광 소자부(10d) 사이, 발광 소자부(10b)와 발광 소자부(10c) 사이에서는, 비교적 협폭인 폭 N을 갖는 홈부(11)가 배치되어 있다. 발광 소자부(10a)와 발광 소자부(10b) 사이, 발광 소자부(10d)와 발광 소자부(10c) 사이에서는, 비교적 광폭인 폭 M을 갖는 홈부(12)가 배치되어 있다. 또한, 경사 방향의 발광 소자(10d)로부터 발광 소자(10b)를 향하는 직선 형상을 갖는 홈, 즉, 제1 접속부(27)가 배치되는 부위의 홈은, 홈(12)과 동일 정도의 비교적 광폭인 폭 G를 갖는다. 여기서, 폭 N은 3㎛, 폭 M, G는 10㎛이다.
이와 같이, 소자 사이에서 배선되어 있지 않은 부위에 있어서의 홈부의 폭을 협폭으로 함으로써, 분리에 필요로 하는 면적을 최소한에 그치게 하여, 반도체 발광 소자의 소형화를 실현할 수 있다.
또한, 경사 방향의 접속부가 배치되는 부위에서만, 홈부의 폭을 약간 광폭으로 함으로써, 홈 측면 및 저면에 접속부 재료를 부착하기 쉽게 할 수 있다. 그 결과, 기판 표면의 볼록부를 따르는 형상과의 밸런스를 도모하면서, 배선부의 단선 등을 유효하게 방지할 수 있다.
이 실시 형태 2의 반도체 발광 소자는, 실시 형태 1의 반도체 발광 소자와 실질적으로 마찬가지의 효과를 갖는다.
<실시 형태 3>
실시 형태 3의 반도체 발광 소자를 도 2b에 나타낸다.
이 실시 형태의 반도체 발광 소자(10B)는, 홈부의 폭이, 그 위치에 따라 변동하고 있는 것 이외에, 실시 형태 1의 반도체 발광 소자(10)와 마찬가지의 구성을 갖는다.
이 반도체 발광 소자(10B)에서는, 발광 소자부(10a)와 발광 소자부(10d) 사이, 발광 근본 발광 소자부(10b)와 발광 소자부(10c) 사이에서는, 비교적 협폭인 폭 N을 갖는 홈부(11)가 배치되어 있다.
발광 소자부(10a)와 발광 소자부(10b) 사이, 발광 소자부(10d)와 발광 소자부(10c) 사이에서는, 행 방향으로 연장하는 제2 접속부(26)가 배치되는 부위에 있어서, 비교적 광폭인 폭 W를 갖고, 그 이외의 부위에서는, 비교적 협폭인 폭 R을 갖는 홈부(14)가 배치되어 있다.
경사 방향의 발광 소자(10d)로부터 발광 소자(10b)를 향하는 직선 형상을 갖는 홈, 즉, 제1 접속부(27)가 배치되는 부위의 홈은, 홈(14)의 광폭인 부위와 동일 정도의 비교적 광폭인 폭 G를 갖는다. 여기서, 폭 N, R은 3㎛, 폭 W, G는 10㎛이다.
이와 같이, 소자 사이에서 배어 있지 않은 부위에 있어서의 홈부의 폭을 협폭으로 함으로써, 분리에 필요로 하는 면적을 최소한에 그치게 하여, 반도체 발광 소자의 소형화를 실현할 수 있다.
또한, 경사 방향의 접속부가 배치되는 부위에서만, 홈부의 폭을 약간 광폭으로 함으로써, 홈 측면 및 저면에 접속부 재료를 부착하기 쉽게 할 수 있다. 그 결과, 기판 표면의 볼록부를 따르는 형상과의 밸런스를 도모하면서, 배선부의 단선 등을 유효하게 방지할 수 있다.
이 실시 형태 3의 반도체 발광 소자는, 실시 형태 1의 반도체 발광 소자와 실질적으로 마찬가지의 효과를 갖는다.
<실시 형태 4>
실시 형태 4의 반도체 발광 소자를 도 3에 나타낸다.
이 실시 형태의 반도체 발광 소자(10C)는, 홈부(11, 13)의 폭이, 실시 형태 3과 마찬가지로, 그 위치에 따라 변동하고 있고, 제2 접속부(26)의 형상이 변경되어 있고, 절연막(30)이 제2 접속부(26) 아래에 배치되어 있을 뿐만 아니라, 홈부(11, 13)를 피복하고 있고, 발광 소자부(10b)에 있어서 n측 반도체층(3)의 노출부가 확장되고, 그 위에 제1 외부 배선 전극(22)이 제1 전극을 겸하여 접속되어 있는 것 이외에, 실시 형태 1 또는 3의 반도체 발광 소자와 실질적으로 마찬가지의 구성을 갖는다.
이 실시 형태 4의 반도체 발광 소자(10C)는, 실시 형태 1 및 실시 형태 3의 반도체 발광 소자와 실질적으로 마찬가지의 효과를 갖는다.
<실시 형태 5>
실시 형태 5의 반도체 발광 소자(40)를 도 4에 나타낸다.
이 실시 형태의 반도체 발광 소자(40)에서는, 발광 소자부(40a 내지 40h)의 8개를, 2×4의 행렬 방향으로 배치하는 것 이외에, 실질적으로 실시 형태 1의 반도체 발광 소자(10)와 마찬가지의 구성을 갖는다.
이들 발광 소자부(40a 내지 40h)는 직렬 접속되어 있고, 경사 방향으로 전기적으로 접속되는 제1 접속부(41)를 3개 갖는다.
본 실시 형태의 반도체 발광 소자에서는, 이렇게 임의의 수의 임의의 배열을 가능하게 하여, 그 설계의 자유도를 확보할 수 있다.
또한, 이 실시 형태 5의 반도체 발광 소자는, 실시 형태 1의 반도체 발광 소자와 실질적으로 마찬가지의 효과를 갖는다.
<실시 형태 6>
실시 형태 6의 반도체 발광 소자(50)를 도 5에 나타낸다.
이 실시 형태 6의 반도체 발광 소자(50)에서는, 발광 소자부(40a 내지 40p)의 16개를, 4×4의 행렬 방향으로 배치하는 것 이외에, 실질적으로 실시 형태 1의 반도체 발광 소자(10)와 마찬가지의 구성을 갖는다.
이들 발광 소자부(40a 내지 40p)는 직렬 접속되어 있고, 경사 방향으로 전기적으로 접속하는 제1 접속부(51)를 5개 갖는다.
본 실시 형태의 반도체 발광 소자에서는, 이렇게 임의의 수의 임의의 배열을 가능하게 하여, 그 설계의 자유도를 확보할 수 있다.
또한, 이 실시 형태 6의 반도체 발광 소자는, 실시 형태 1의 반도체 발광 소자와 실질적으로 마찬가지의 효과를 갖는다.
<실시 형태 7>
실시 형태 7의 반도체 발광 소자를 도 6에 나타낸다.
이 실시 형태의 반도체 발광 소자는, 발광 소자부(60a 내지 60d)의 코너부가 대향하는 부위에 있어서, 경사 방향에 대향하는 발광 소자부(60a, 60c)간의 홈부(15)가 발광 소자부(60a)의 코너부를 따라 배치되어 있고, 발광 소자부(60a)에 있어서의 제1 반도체층(63)이 발광 소자부(60c) 측으로 돌출되어 있지 않고, 발광 소자부(60c)에만 돌출부 E가 형성되어 있는 것 이외에, 실시 형태 1의 반도체 발광 소자(10)와 마찬가지의 구성을 갖는다.
이 실시 형태의 반도체 발광 소자는, 실시 형태 1의 반도체 발광 소자와 실질적으로 마찬가지의 효과를 갖는다.
<실시 형태 8>
실시 형태 8의 반도체 발광 소자(70)를 도 7a 및 도 7b에 나타낸다. 단, 도 7b는, 설명의 편의를 위해서, 도 7a에 나타낸 반도체 발광 소자(70)로부터, 절연막(32), 제1 전극(21) 및 제2 전극(24), 제1 접속부(27) 및 제2 접속부(76b, 76c)만을 추출한 개략적인 평면도이다.
이 반도체 발광 소자(70)에서는, 절연막(32)이 특히 도 7b에 도시하는 바와 같이, 4개의 행렬 형상으로 배치된 반도체 발광 소자부(70a, 70b, 70c, 70d) 사이에 있어서, 십자 형상으로, 홈부(16, 16e)와, 반도체 적층체의 측면과, 제2 접속부(76b, 76c) 및 제1 접속부(27)의 바로 아래의 반도체 적층체 상의 전체면에 피복되어 있다. 특히, 절연막(32)은, 제2 접속부(76b, 76c) 및 제1 접속부(27)의 바로 아래의 반도체 적층체 상에 있어서는, 제2 접속부(76b, 76c) 및 제1 접속부(27)의 폭보다도 약 200％로, 넓게 배치되어 있다.
또한, 도 7a에 도시한 바와 같이, 발광 소자부(70a, 70b, 70c)에 있어서의 제2 접속부(76b, 76c) 및 제1 접속부(27)와 제2 전극(24)의 접속 부위의 근방에서는, 가늘고 긴 형상의 제2 전극(24)의 긴 변에, 제2 접속부(76b, 76c)가 접속되어 있다. 바꾸어 말하면, 반도체 적층체 상이며, 제2 접속부(76b)와 제2 전극(24)이 접속된 부위의 근방(도 7a 및 도 7b 중, Q)에 있어서, 절연막(32)의 테두리의 일부가, 그 폭이 변동하는 부위로부터 이격하여 배치되어 있다.
이에 의해, 제2 접속부(76b)로부터 제2 전극(24)에 걸치는, 전류 밀도가 증대하는 부위와, 절연막(32)에 기인하는 단차가 존재하는 부위가 겹치지 않기 때문에, 단선을 효과적으로 방지할 수 있다.
이들 이외는, 실시 형태 1 및 실시 형태 3의 반도체 발광 소자(10, 10B)와 실질적으로 마찬가지의 구성을 갖고 있다. 따라서, 이 반도체 발광 소자(70)는, 반도체 발광 소자(10, 10B)와 실질적으로 마찬가지의 효과를 갖는다.
<실시 형태 9>
실시 형태 9의 반도체 발광 소자(80)를 도 8a 및 도 8b에 나타낸다. 단, 도 8b는, 설명의 편의를 위해서, 도 8a에 나타낸 반도체 발광 소자(80)로부터, 절연막(33), 제1 전극(21) 및 제2 전극(24), 제1 접속부(87a, 87b) 및 제2 접속부(86b, 86c, 86d)만을 추출한 개략적인 평면도이다.
이 반도체 발광 소자(80)에서는, 절연막(33)이 특히 도 8b에 도시하는 바와 같이, 4개의 행렬 형상으로 배치된 반도체 발광 소자부(80a, 80b, 80c, 80d) 사이에 있어서, 십자 형상으로, 홈부(16, 16e)와, 반도체 적층체의 측면과, 제2 접속부(86b, 86c, 86d) 및 제1 접속부(87a, 87b)의 바로 아래의 반도체 적층체 상의 전체면에 피복되어 있다. 특히, 절연막(33)은, 제2 접속부(86b, 86c, 86d) 및 제1 접속부(87a, 87b)의 바로 아래의 반도체 적층체 상에 있어서는, 제2 접속부(86b, 86c, 86d) 및 제1 접속부(87a, 87b)의 폭보다도 넓게 배치되어 있다.
또한, 제1 접속부(87b) 및 제2 접속부(86b, 86d)는, 홈부(16e, 16f) 상 및 그 근방에 있어서, 다른 부위보다도 더욱 광폭으로 되어 있다. 이러한 접속부의 특정 부위에서의 단계적인 폭의 변동에 의해, 상술한 바와 같이, 접속부의 단면적을 증대시켜, 전류 밀도를 완화함으로써, 일렉트로마이그레이션을 효과적으로 저감할 수 있다. 또한, 활성층 상면의 접속부에 의한 차폐 영역을 최소한으로 함으로써 접속부의 폭의 증가에 수반하는 광출력의 저하를 최소한에 그치게 할 수 있다.
이들 이외는, 실시 형태 1, 실시 형태 3 및 실시 형태 8의 반도체 발광 소자(10, 10B, 70)와 실질적으로 마찬가지의 구성을 갖고 있다. 따라서, 이 반도체 발광 소자(80)는, 반도체 발광 소자(10, 10B, 70)와 실질적으로 마찬가지의 효과를 갖는다.
<실시 형태 10>
실시 형태 10의 반도체 발광 소자(90A)를 도 9a에 나타낸다.
이 반도체 발광 소자(90A)는, 직사각형 형상의 2개의 발광 소자부(10a, 10b)를 구비하고 있다.
발광 소자부(10a, 10b) 사이는, 홈부(10f)에서 서로 분리되어 있다. 이 홈부(10f)는 광폭인 부위와 협폭인 부위를 갖고 있으며, 가장 광폭인 부위에서의 폭 P는, 예를 들어 45㎛이며, 가장 협폭인 부위에서의 폭 S는, 5㎛이다. 이러한 홈부(10f)에 의해, 발광 소자부(10a, 10b)간에 있어서, 서로 발광 소자부(10a, 10b) 측으로 돌출된 제1 돌출부 H 및 제2 돌출부 J가 획정되어 있다. 돌출부의 길이는, 예를 들어 5 내지 40㎛이며, 폭은, 70㎛이다. 또한, 제1 돌출부 H 및 제2 돌출부 J는 동일한 길이가 아니어도 되고, 즉, 한쪽을 길게, 다른 쪽을 짧게 하는 등 각각 적절히 조정할 수 있다.
홈부(10f)의 협폭인 부위는, 직선 형상이며, 제1 돌출부 H 및 제2 돌출부 J와 직교하게 배치되어 있다.
p측 전극(24) 및 n측 전극(21)은 각각, 가늘고 긴 형상을 갖고, 서로 평행하게 배치되어 있다.
발광 소자부(10a, 10b)간에 있어서, 제1 접속부(27a)가 배치되어 있다. 제1 접속부(27a)는 제1 돌출부 H 및 제2 돌출부 J를 타고 넘어, 기판 표면을 따라, 제1 돌출부 H로부터 제2 돌출부 J를 향하는 직선 부위를 가진 형상이다. 제1 접속부(27a)는, p측 전극(24) 및 n측 전극(21)에, 이들 전극의 중앙 부분에서, 이들 전극에 대하여 대략 직교하도록 접속되어 있다.
상기 이외는, 각 부재의 배치 및 형상 등이 적절히 변경되어, 실시 형태 1의 반도체 발광 소자(10) 등과 실질적으로 마찬가지의 구성을 갖고 있다. 따라서, 이 반도체 발광 소자(90A)는, 반도체 발광 소자(10) 등과 실질적으로 마찬가지의 효과를 갖는다.
<실시 형태 11>
실시 형태 11의 반도체 발광 소자(90B)를 도 9b에 나타낸다.
이 반도체 발광 소자(90B)는, 발광 소자부(10a)에 있어서 n측 반도체층(3)의 노출부가 확장되고, 그 위에 제1 외부 배선 전극(22a)이, 제1 전극과 겸하여 접속되어 있는 것 이외에, 실시 형태 4 및 실시 형태 10의 반도체 발광 소자와 실질적으로 마찬가지의 구성을 갖는다.
이 반도체 발광 소자(90B)는, 실시 형태 1, 실시 형태 4 및 실시 형태 10의 반도체 발광 소자와 실질적으로 마찬가지의 효과를 갖는다.
<실시 형태 12>
실시 형태 12의 반도체 발광 소자(90C)를 도 9c에 나타낸다.
이 반도체 발광 소자(90C)는, 발광 소자부(10a, 10b)를 분리하는 홈부(10g)의 협폭인 부위가 발광 소자(10b)에 인접하여 배치되어 있고, 따라서, 발광 소자부(10a)에 있어서, 발광 소자부(10b) 측으로 돌출된 제1 돌출부 E가 획정되어 있는 것 이외에, 실시 형태 10의 반도체 발광 소자와 실질적으로 마찬가지의 구성을 갖고 있다. 따라서, 이 반도체 발광 소자(90C)는, 반도체 발광 소자(10, 90A) 등과 실질적으로 마찬가지의 효과를 갖는다.
<실시 형태 13>
실시 형태 13의 반도체 발광 소자(90D)를 도 9d에 나타낸다.
이 반도체 발광 소자(90D)는, 발광 소자부(10a, 10b)를 분리하는 홈부(10h)의 협폭인 부위가 발광 소자부(10a)에 인접하여 배치되어 있고, 따라서, 발광 소자부(10b)에 있어서, 발광 소자부(10a) 측으로 돌출된 제2 돌출부 F가 획정되어 있는 것 이외에, 실시 형태 10, 12의 반도체 발광 소자와 실질적으로 마찬가지의 구성을 갖고 있다. 따라서, 이 반도체 발광 소자(90D)는, 반도체 발광 소자(10, 90A, 90C) 등과 실질적으로 마찬가지의 효과를 갖는다.
본 발명의 반도체 발광 소자는, 조명용 광원, 각종 인디케이터용 광원, 차량 탑재용 광원, 디스플레이용 광원, 액정의 백라이트용 광원, 센서용 광원, 신호기, 차량 탑재 부품, 간판용 채널 레터 등, 다양한 광원에 사용할 수 있다.
1 : 사파이어 기판
2 : 볼록부
3, 63 : 제1 반도체층(n측 반도체층)
4 : 활성층
5 : 제2 반도체층(p측 반도체층)
10, 10A, 10B, 10C, 40, 50, 70, 80, 90A, 90B, 90C, 90D : 반도체 발광 소자
10a, 10b, 10c, 10d, 40a 내지 40h, 50a 내지 50p, 60a 내지 60d, 70a 내지 70d, 80a 내지 80d : 발광 소자부
10e, 10f, 10g, 10h, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 16e, 16f : 홈부
20 : 제1 투광성 전극(n측 투광성 전극)
21 : 제1 전극(n측 전극)
22, 22a : 제1 외부 접속 전극
23 : 제2 투광성 전극(p측 투광성 전극)
24 : 제2 전극(p측 전극)
25 : 제2 외부 접속 전극
26, 76b, 76c, 86b, 86c, 86d : 제2 접속부
27, 27a, 41, 51, 87a, 87b : 제1 접속부
30, 32, 33 : 절연막
31 : 보호막
E, K, H : 제1 돌출부
F, J : 제2 돌출부
N, M, G, R, W, X, Y, P, S : 폭
Q : 접속 부위의 근방

Claims (22)

  1. 표면에 복수의 볼록부를 갖는 절연성의 기판과,
    상기 기판 상에 적층되고, 상기 기판 표면의 볼록부를 노출시키는 홈부에 의해 서로 분리된 반도체 적층체를 갖는 복수의 발광 소자부와,
    상기 발광 소자부간을 접속하는 접속부를 구비하는 반도체 발광 소자이며,
    상기 복수의 발광 소자부는, 제1 발광 소자부 및 제2 발광 소자부를 포함하고, 상기 제1 발광 소자부는, 상기 홈부를 사이에 두고 상기 제2 발광 소자부와 분리되고, 상기 제2 발광 소자부를 향하여 돌출되는 제1 돌출부를 갖고,
    상기 접속부는, 상기 제1 돌출부와 상기 제2 발광 소자부를 분리하는 상기 홈부를 타고 넘어, 상기 기판 표면의 볼록부를 따르는 형상을 갖고, 또한 평면에서 보았을 때, 상기 제1 돌출부로부터 상기 제2 발광 소자부를 향하는 직선 부위를 갖는 제1 접속부를 포함하는, 반도체 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 발광 소자부와 상기 제2 발광 소자부는, 평면에서 보았을 때 사각형인, 반도체 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 돌출부는, 상기 제1 발광 소자부의 코너부에 있어서, 상기 제2 발광 소자부의 코너부를 향하여 돌출되어 있고, 상기 제1 접속부는, 상기 제1 돌출부로부터 상기 제2 발광 소자부의 상기 코너부를 향하는, 반도체 발광 소자.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 발광 소자부는, 평면에서 보았을 때 행방향 및 열방향으로 서로의 한 변끼리가 대향하도록 행렬 형상으로 배치되어 있는, 반도체 발광 소자.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 발광 소자부 및 상기 제2 발광 소자부는, 평면에서 보았을 때 경사 방향으로 배치되어 있는, 반도체 발광 소자.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 발광 소자부는, 그 코너부에 있어서, 상기 제1 돌출부를 향하여 돌출되는 제2 돌출부를 갖는, 반도체 발광 소자.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 발광 소자부는, 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층이 이 순서대로 적층된 반도체 적층체를 구비하고, 상기 발광 소자부의 코너부에 상기 제1 반도체층이 노출된 상기 제1 돌출부를 포함하는 노출부를 갖고, 상기 접속부가, 상기 노출부 상에서 상기 제1 반도체층과 전기적으로 접속되어 있는, 반도체 발광 소자.
  8. 표면에 복수의 볼록부를 갖는 절연성의 기판과,
    상기 기판 상에 적층된 반도체 적층체가 상기 기판 표면의 볼록부를 노출시키는 홈부에 의해 서로 분리되고, 평면에서 보았을 때 행방향 및 열방향으로 서로의 한 변끼리가 대향하도록 행렬 형상으로 배치된 복수의 발광 소자부와,
    상기 발광 소자부간을 접속하는 복수의 접속부를 구비하는 반도체 발광 소자이며,
    상기 복수의 발광 소자부는, 평면에서 보았을 때 경사 방향으로 배치된 제1 발광 소자부 및 제2 발광 소자부를 포함하고, 상기 제1 발광 소자부는, 그 코너부에 있어서, 상기 제2 발광 소자부의 코너부를 향하여 돌출되는 제1 돌출부를 갖고,
    상기 접속부는, 상기 제1 돌출부와 상기 제2 발광 소자부의 코너부를 분리하는 상기 홈부를 타고 넘어, 상기 기판 표면의 볼록부를 따르는 형상을 갖고, 또한 평면에서 보았을 때, 상기 제1 돌출부로부터 상기 제2 발광 소자부의 코너부를 향하는 직선 부위를 갖는 제1 접속부를 포함하는, 반도체 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 발광 소자부는, 그 코너부에 있어서, 상기 제1 돌출부를 향하여 돌출되는 제2 돌출부를 갖는, 반도체 발광 소자.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 발광 소자부는, 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층이 이 순서대로 적층된 반도체 적층체를 구비하고, 상기 발광 소자부의 코너부에 상기 제1 반도체층이 노출된 상기 제1 돌출부를 포함하는 노출부를 갖고, 상기 접속부가, 상기 노출부 상에서 상기 제1 반도체층과 전기적으로 접속되어 있는, 반도체 발광 소자.
  11. 제2항, 제3항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 돌출부로부터 상기 제2 발광 소자부의 코너부까지의 거리는, 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 상기 발광 소자부의 거리의 최대 길이와 동일한, 반도체 발광 소자.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부의 거리는, 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 상기 발광 소자부의 거리의 최대 길이와 동일한, 반도체 발광 소자.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 접속부는, 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 상기 발광 소자부를 접속하는 제2 접속부를 포함하고, 상기 제2 접속부에 의해 접속된 상기 인접하는 2개의 상기 발광 소자부의 거리는, 상기 제2 접속부에 의해 접속되지 않고 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 상기 발광 소자부의 거리보다도 긴, 반도체 발광 소자.
  14. 제1항 내지 제3항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 발광 소자부는, 짝수×짝수개의 행렬 형상으로 배치되어 있는, 반도체 발광 소자.
  15. 제1항 내지 제3항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도, 상기 홈부와, 상기 홈부에 인접하는 반도체 적층체의 측면과, 상기 접속부의 바로 아래의 상기 반도체 적층체를 피복하는 절연막을 더 구비하는, 반도체 발광 소자.
  16. 제1항 내지 제3항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 소자부는, 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층이 이 순서대로 적층된 반도체 적층체의 상기 제1 반도체층 및 제2 반도체층에 각각 전기적으로 접속되는, 가늘고 긴 형상의 제1 전극 및 제2 전극을 구비하고,
    상기 접속부는, 상기 제1 반도체층 및 제2 반도체층 상에서 각각 상기 제1 전극 및 제2 전극과 접속되어 있고, 또한 상기 제1 전극 및 제2 전극보다도 광폭인, 반도체 발광 소자.
  17. 제1항 내지 제3항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 소자부는, 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층이 이 순서대로 적층된 반도체 적층체를 구비하고,
    상기 접속부는, 상기 홈부를 타고 넘는 부위에 있어서, 상기 제1 반도체층 및 제2 반도체층 상에 배치되는 부위보다도 광폭인 부위를 갖는, 반도체 발광 소자.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 접속부가, 상기 제1 전극 또는 제2 전극의 긴 변과 접속되어 있는, 반도체 발광 소자.
  19. 제2항에 있어서,
    상기 제1 돌출부는 상기 제1 발광 소자부의 한 변으로부터 상기 제2 발광 소자부를 향하여 돌출되어 있는, 반도체 발광 소자.
  20. 제2항에 있어서,
    상기 제1 돌출부는 상기 제1 발광 소자부의 한 변으로부터 상기 제2 발광 소자부의 한 변을 향하여 돌출되어 있는, 반도체 발광 소자.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제2 발광 소자부는, 그 한 변에 있어서, 상기 제1 돌출부를 향하여 돌출하는 제2 돌출부를 갖는, 반도체 발광 소자.
  22. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 접속부는, 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 상기 발광 소자부를 접속하는 제2 접속부를 포함하고, 상기 제2 접속부에 의해 접속된 상기 인접하는 2개의 상기 발광 소자부의 거리는, 상기 제2 접속부에 의해 접속되지 않고 행방향 또는 열방향으로 인접하는 2개의 상기 발광 소자부의 거리보다도 긴, 반도체 발광 소자.
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